Um total de 5 ligantes com características reológicas distintas compõe as misturas do estudo apresentado nesta dissertação como dados primários. Outros 2 ligantes distintos foram utilizados nos dados secundários coletados junto à UFSM. As informações dos ligantes caracterizados neste estudo estão apresentadas na Tabela 16.
Tabela 16: Ligantes caracterizados e suas respectivas misturas
CAP MISTURAS 50/70 LMP M.1; M.2; RAF; AHO 50/70 + FRESADO M.3 30/45 M.4 60/85FLEXPAVE M.5 50/70 CAMPO M.6
50/70 UFSM UFSM 1 a 4; UFSM 9 a 12
60/85 COMPAFLEX UFSM 5 a 8; UFSM 13 a 16
As propriedades viscoelásticas de cada ligante foram obtidas por meio de um reômetro de cisalhamento dinâmico (dynamic shear rheometer – DSR) modelo AR-2000, da TA Instruments, disponível no LMP/UFC. O ensaio foi realizado utilizando a geometria de placas paralelas de 8mm de diâmetro, conforme recomendações contidas na norma norte americana AASHTO T 315-12. Para a execução do controle da temperatura, foi acoplado na base do reômetro um acessório denominado placa peltier, capaz de aplicar variações de temperatura na amostra, vide Figura 22.
Para cada ligante foi realizada uma varredura de frequências, a deformação controlada. Para definição da deformação a ser controlada em cada amostra, de maneira a garantir o ensaio na zona viscoelástica linear do material, uma varredura de deformações (strain sweep) foi realizada previamente. Um amplo estudo conduzido por Bahia et al. (2011) com ligantes modificados adotou níveis de deformação que variaram de 0,01 a 10% para avaliação de suas propriedades reológicas. A Tabela 17 apresenta os parâmetros adotados para a realização do strain sweep e a Tabela 18 apresenta o nível de deformação que foi adotado para a realização da varredura de frequências de cada tipo de ligante, em decorrência dos resultados do strain sweep.
Tabela 17: Parâmetros do strain sweep
Varredura Temperatura (°C) Frequência (Hz) Strain sweep (%) 1 50 0,1 0,1 – 3,0 2 50 25 0,1 – 3,0 3 4,4 0,1 0,1 – 3,0 4 4,4 25 0,1 – 3,0
Tabela 18: Deformação controlada adotada no ensaio de varredura de frequência
CAP Nível de deformação (%)
50/70 LMP 0,5 50/70 + FRESADO 0,4 30/45 0,4 60/85FLEXPAVE 0,5 50/70 CAMPO 0,5 50/70 UFSM 0,5 60/85 COMPAFLEX 0,5
Realizado o strain sweep, e determinado o nível de deformação a ser aplicado, uma nova amostra de cada ligante foi preparada para a varredura de frequências. O intervalo de frequências partiu de 0,1 Hz até 25 Hz. As temperaturas testadas foram as mesmas utilizadas no ensaio de módulo dinâmico das misturas (54,4; 37,8; 21,1; e 4,4 °C), exceto -10°C por restrições do equipamento, e incluindo a temperatura de 20°C. A varredura de frequências foi realizada sempre iniciando da temperatura mais alta para a mais baixa, e da frequência mais baixa para a mais alta, conforme recomenda a norma AASHTO T 315-06 para a geometria de 8 mm, com intervalo mínimo de 10 minutos para o equilíbrio de cada temperatura. Embora essa mesma norma preconize que a geometria de 8 mm só deve ser utilizada para temperaturas de no máximo 40ºC, a varredura de frequências também foi realizada na temperatura de 54,4°C nessa geometria, com o
objetivo de evitar a alteração da geometria do ensaio para uma única temperatura. Anderson et al. (1994) sugerem que a geometria de 25 mm seja utilizada quando |G*| variar entre 103 e 105 Pa, enquanto a geometria de 8 mm seja utilizada quando |G*| variar entre 105 e 107 Pa.
As curvas mestras de rigidez dos ligantes foram construídas pelo software de análise de dados do equipamento DSR utilizado no ensaio, com aplicação do princípio de superposição tempo-temperatura. A temperatura de referência de 20°C foi adotada, e as curvas das demais temperaturas trasladadas com o fator de trasladação correspondente, determinados pela equação WLF.
As propriedades reológicas dos ligantes a serem utilizadas nos modelos de previsão devem refletir a condição real de envelhecimento da mistura (Mateos e Soares, 2015). Assim, dada a necessidade de manter as mesmas condições de envelhecimento da mistura moldada em laboratório, as amostras de ligante foram ensaiadas após serem submetidas ao envelhecimento no Rolling Thin Film Oven Test – RTFOT. Este procedimento simula o envelhecimento ocorrido durante a preparação e compactação da mistura asfáltica, e consiste em expor a amostra de ligante à oxidação e evaporação, conforme descrito em Bernucci et al. (2010).
3.4.1 Extração e Recuperação de Ligante
Para realizar a caracterização reológica de dois dos ligantes, foi necessário extrair amostras de ligante dos corpos de prova moldados. A extração do ligante da mistura 3 foi necessária para que as características reológicas obtidas no ensaio levassem em conta a parte do teor de ligante advindo do material fresado. Já para a mistura 5, a extração foi necessária porque a quantidade de ligante recebida foi insuficiente para a realização do ensaio. Assim, foi realizado o procedimento de extração e recuperação dos ligantes de um CP de cada uma dessas misturas, dentre os que não haviam sido utilizados no ensaio de módulo dinâmico. Os CPs foram enviados para o laboratório da empresa Imperpav Projetos e Consultoria, na cidade de São Paulo, que realizou a extração.
O procedimento realizado para extração e recuperação do ligante está bem descrito em Oliveira (2014). Resumidamente, a extração foi realizada por meio de um conjunto de vidrarias (Soxlet), dentro da qual a amostra da mistura é lavada por vapores de solvente, e filtrada em seguida. O produto resultante da extração, composto por ligante
e solvente, foi centrifugado e submetido à recuperação por destilação com o uso do método Abson, vide Figura 23. Oliveira (2014) alerta que o processo de destilação requer muito cuidado, visto que deverá promover a completa retirada do solvente, para a correta caracterização do ligante após a recuperação. Como os ligantes das misturas 3 e 5 foram extraídos e recuperados de CPs previamente compactados, as amostras não foram submetidas ao envelhecimento no RTFOT antes da realização da caracterização reológica, uma vez que já tinham envelhecido em decorrência dos procedimentos de mistura e compactação.
Figura 23: Representação esquemática dos processos de extração e recuperação do ligante, adaptado de Oliveira (2014)